美国能源部资助核能AI项目

美国能源部宣布通过其Genesis任务新遴选12个第二阶段资助项目和6个第一阶段资助项目，其中包括与聚变能和强辐射环境相关的项目。

今年7月，美国能源部宣布在Genesis任务下遴选278个项目，其中大多数为第一阶段项目。第二阶段资助旨在通过多年期资金支持，扩大已展现出变革性科研能力潜力的项目规模和范围。

极端环境：Fermilab的Wilson Fellow Nhan Tran正在牵头一项名为“AXESS: Accelerating Extreme Environment Specs-to-Silicon”的第二阶段项目。该项目旨在加快开发坚固耐用的高性能微芯片，使其能够在太空、超低温环境以及聚变装置等强辐射环境中运行。

据Fermilab介绍，研究团队正在构建一个利用AI加快芯片设计流程的框架，将芯片从规格确定到制造所需的时间由数月大幅缩短至数周。

该框架旨在帮助设计人员在通常包含多个阶段、依赖缓慢人工操作工具的流程中作出决策。对于在极端环境中运行的电子设备，这一过程可能需要数年的专业工作。

Tran表示：“粒子探测器必须在辐射、低温和速度等方面最为极端的一些环境中工作。因此，多年来我们一直自行制造定制探测器，Fermilab也在极端环境微电子领域积累了深厚的专业知识。近年来，我们还开发了供整个科研界使用、用于将AI集成到芯片上的工具和方法。所有这些工作在Genesis任务下汇聚，为Fermilab与其他机构合作并利用AI显著加快芯片设计提供了绝佳机会。”

大学合作伙伴包括Arizona State University、Georgia Institute of Technology、Massachusetts Institute of Technology、Purdue大学、University of California San Diego和University of Southern California。其他合作方包括Lawrence Berkeley美国国家实验室、Oak Ridge美国国家实验室和Sandia National Laboratories、SLAC National Accelerator Laboratory，以及Advanced Micro Devices、Dataerai、IBM和Siemens EDA等产业合作伙伴。

Siemens Digital Industries Software负责Catapult高级综合的工程总监David Burnette表示：“Siemens正在为Genesis任务提供工业级硬件设计解决方案。通过将Siemens经过验证的技术与Fermilab及美国能源部各实验室的突破性科研成果相结合，我们正在加快开发一类面向量子、聚变和强辐射环境的新型芯片，其速度和规模均为美国前所未有。”

FRIB运行：位于马萨诸塞州（Massachusetts）波士顿（Boston）的Northeastern University研究副教授Ayan Paul正在牵头一项名为“Agentic Assistance for Advanced Rare Isotope Separator (ARIS) Operations at the Facility for Rare Isotope Beams (FRIB): Planning, Beam Tuning, Calibration, Monitoring, and Knowledge Harvesting”的第二阶段项目。该项目将开发一个智能体式AI系统，以安全简化FRIB粒子分离器的运行和调谐工作。

据Paul介绍，FRIB每周的束流开发需要16至24小时，其中约一半时间用于人工同位素校准。该项目旨在开发三组AI智能体，协助FRIB工作人员和用户规划实验、调谐设备并监测系统。

项目摘要称：“如果项目目标得以实现，团队预计FRIB每年可为科学研究增加500小时束流时间，相当于能够多开展数项实验。”

FRIB所在地Michigan State University和Gravitate AI是该项目的合作伙伴。

聚变数字孪生：Commonwealth Fusion Systems的Thomas Looby正在牵头一项名为“Accelerating the Path to Commercial Fusion Energy via an AI-Enabled Digital Twin Platform for SPARC”的第二阶段项目。该项目旨在构建一个数字孪生系统，用于模拟和优化聚变示范装置的运行。

CFS是美国能源部Milestone Program的参与方，目前正在开发其托卡马克原型SPARC。该项目旨在利用美国能源部的超级计算机处理聚变数据、强化AI工具，并推进此前由CFS、Nvidia和Siemens为SPARC启动的数字孪生可视化工作。

这项工作预计将通过在实验脉冲之间创建、维持和优化聚变等离子体情景，并将等离子体行为与面向等离子体部件的寿期性能模型相结合，为托卡马克运行提供支持并加快其进程。

在Genesis任务首轮遴选中，有数家聚变企业获选牵头第一阶段项目；而在第二轮中，CFS是唯一一家牵头项目的私营企业。合作方包括Oak Ridge美国国家实验室、Lawrence Livermore美国国家实验室、Princeton Plasma Physics Laboratory、SLAC、MIT、Carnegie Mellon University、Ansys、General Atomics/DIII-D、Google DeepMind和Nvidia。